Kodėl elektriniuose įrankiuose (pvz., rankiniuose grąžtuose, kampiniuose šlifuokliuose ir kt.) dažniausiai naudojami šepečiai, o ne varikliai be šepetėlių? Jei norite suprasti, tai tikrai neaišku vienu ar dviem sakiniais.
Nuolatinės srovės varikliai skirstomi į variklius su šepečiu ir variklius be šepetėlių. Čia minimas „šepetėlis“ reiškia anglinius šepetėlius. Kaip atrodo anglinis šepetėlis?
Kodėl nuolatinės srovės varikliams reikalingi angliniai šepečiai? Kuo skiriasi anglinių šepetėlių turėjimas ir anglinių šepetėlių neturėjimas? Eikime toliau!
DC šepečio variklio principas
Kaip parodyta 1 paveiksle, tai yra nuolatinės srovės šepetėlio variklio struktūrinio modelio schema. Du fiksuoti heteroseksualūs magnetai, viduryje dedama ritė, o du ritės galai atitinkamai sujungti su dviem pusapvaliais variniais žiedais. Abu varinio žiedo galai liečiasi su fiksuotais angliniais šepečiais, o abu anglinių šepetėlių galai atitinkamai prijungiami prie nuolatinės srovės maitinimo šaltinio.
Prijungus prie maitinimo šaltinio, srovė rodoma rodykle 1 paveiksle. Pagal kairiosios rankos taisyklę geltoną ritę veikia vertikaliai aukštyn nukreipta elektromagnetinė jėga; mėlyną ritę veikia vertikaliai žemyn nukreipta elektromagnetinė jėga. Variklio rotorius pradeda suktis pagal laikrodžio rodyklę, pasisukus 90 laipsnių, kaip parodyta 2 paveiksle:
Šiuo metu anglies šepetėlis yra tarp dviejų varinių žiedų, o visa ritės kilpa neturi srovės. Tačiau veikiant inercijai, rotorius vis tiek toliau sukasi.
Kai rotorius, veikiamas inercijos, pasisuka į aukščiau nurodytą padėtį, ritės srovė parodyta 3 paveiksle. Pagal kairiosios rankos taisyklę mėlyną ritę veikia vertikaliai aukštyn nukreipta elektromagnetinė jėga; geltoną ritę veikia vertikaliai žemyn nukreipta elektromagnetinė jėga. Variklio rotorius ir toliau sukasi pagal laikrodžio rodyklę, pasisukus 90 laipsnių, kaip parodyta 4 paveiksle:
Šiuo metu anglies šepetėlis yra tarp dviejų varinių žiedų, o visa ritės kilpa neturi srovės. Tačiau veikiant inercijai, rotorius vis tiek toliau sukasi. Tada pakartokite aukščiau nurodytus veiksmus ir ciklas tęsis.
DC bešepetėlis variklis
Kaip parodyta 5 paveiksle, tai yra nuolatinės srovės bešepetėlio variklio struktūrinio modelio schema. Jį sudaro statorius ir rotorius, kurių rotoriuje yra pora magnetinių polių; ant statoriaus suvyniota daug ritių rinkinių, o paveikslėlyje yra 6 ritių rinkiniai.
Kai perduodame srovę į statoriaus rites 2 ir 5, ritės 2 ir 5 sukurs magnetinį lauką, o statorius yra lygiavertis strypo magnetui, kur 2 yra S (pietų) polius, o 5 yra N (šiaurinis) stulpas. Kadangi tos pačios lyties magnetiniai poliai traukia vienas kitą, rotoriaus N polius pasisuks į 2 ritės padėtį, o rotoriaus S polius pasisuks į ritės 5 padėtį, kaip parodyta 6 paveiksle.
Tada pašaliname statoriaus ritę 2,5 srovės stiprumo ir perduodame srovę į statoriaus ritę 3,6. Šiuo metu ritės 3 ir 6 generuos magnetinį lauką, o statorius yra lygiavertis strypo magnetui, kuriame 3 yra S (pietų) polius, o 6 yra N (šiaurinis) polius. Kadangi tos pačios lyties magnetiniai poliai traukia vienas kitą, rotoriaus N polius pasisuks į ritės 3 padėtį, o rotoriaus S polius pasisuks į ritės 6 padėtį, kaip parodyta 7 paveiksle.
Tuo pačiu būdu pašalinama statoriaus ritės 3 ir 6 srovė, o tada statoriaus ritės 4 ir 1 yra maitinamos srove. Šiuo metu ritės 4 ir 1 generuos magnetinį lauką, o statorius yra lygiavertis strypo magnetui, kur 4 yra S (pietų) polius, o 1 yra N (šiaurinis) polius. Kadangi priešingi magnetiniai poliai traukia vienas kitą, rotoriaus N polius pasisuks į ritės 4 padėtį, o rotoriaus S polius pasisuks į ritės 1 padėtį.
Kol kas variklis apsisuko puse apskritimo...antras pusapskritimas toks pat kaip ir ankstesnis principas, tai cia to nekartosiu. Tiesiogiai bešepetį nuolatinės srovės variklį galime suprasti kaip morkų žvejybą prieš asilą, kad asilas visada judėtų link morkos.
Taigi, kaip mes galime tiekti tikslias sroves skirtingoms ritėms skirtingu metu? Tam reikalinga srovės komutavimo grandinė... Čia nesileisiu į detales.
Privalumų ir trūkumų palyginimas
DC šepečiu varomas variklis: greitas paleidimas, savalaikis stabdymas, sklandus greičio reguliavimas, paprastas valdymas, paprasta konstrukcija ir pigi kaina. Esmė pigi! Pigi kaina! Pigi kaina! Be to, jis turi didelę paleidimo srovę, didelį sukimo momentą (sukimosi jėgą) esant mažam greičiui ir gali atlaikyti didelę apkrovą.
Tačiau dėl trinties tarp anglies šepetėlio ir komutatoriaus šepečiu grįstas nuolatinės srovės variklis yra linkęs į kibirkštis, karštį, triukšmą, elektromagnetinius išorinės aplinkos trikdžius, mažas efektyvumas ir trumpas tarnavimo laikas. Kadangi anglies šepetėliai yra eksploatacinės medžiagos, jie gali sugesti ir po tam tikro laiko juos reikia pakeisti.
Nuolatinės srovės variklis be šepetėlių: kadangi nuolatinės srovės variklis be šepetėlių pašalina anglies šepetį, jis turi mažą triukšmą, nereikalauja priežiūros, mažas gedimų dažnis, ilgas tarnavimo laikas, o veikimo laikas ir įtampa yra gana stabilūs, o radijo įrangos trikdžiai yra nedideli. Bet tai brangu! Brangus! Brangus!
Elektriniai įrankiai yra labai dažnai naudojami kasdieniame gyvenime. Egzistuoja daugybė prekių ženklų ir arši konkurencija. Visi labai jautrūs kainai. Be to, elektriniai įrankiai turi atlaikyti didelę apkrovą ir turėti didelį pradinį sukimo momentą, pavyzdžiui, elektriniai rankiniai ir smūginiai grąžtai. Priešingu atveju gręžimo metu variklis lengvai negali veikti, nes įstrigo grąžtas.
Įsivaizduokite, šlifuotas nuolatinės srovės variklis yra pigus, turi didelį paleidimo momentą ir gali vežti didelius krovinius; nors variklis be šepetėlių turi mažą gedimų dažnį ir ilgą tarnavimo laiką, jis yra brangus, o jo paleidimo momentas yra daug prastesnis nei šepetinio variklio. Jei galėtum rinktis, kaip pasirinktum? Manau, kad atsakymas yra savaime suprantamas.
